微型LED技術,即LED小型化和矩陣技術。它是指集成在芯片上的高密度微尺寸LED陣列。例如,LED顯示屏的每個像素都可以單獨尋址和驅動,可以看作是室外LED顯示屏的縮小版,將像素距離從毫米級縮小到微米級。
而微型LED顯示屏則是在底層用正常的CMOS集成電路制造工藝制作的LED顯示驅動電路,再用MOCVD機在集成電路上制作LED陣列,從而實現微型顯示屏,即微型版的LED顯示屏。
突出的優勢
Micro LED的優勢顯而易見。它繼承了無機LED的高效率、高亮度、高可靠性、反應時間快等特點,具有無背光自發光的特點,更節能、機構簡單、體積小、薄。
此外,Micro LED的另壹大特點是超高分辨率。因為超小,所以性能的分辨率特別高;據說蘋果iPhone6S如果采用micro LED,分辨率可以輕松達到1500ppi以上,比原來的視網膜顯示屏400PPi提高了3.75倍。
與有機發光二極管相比,其顏色更容易調試準確,具有發光壽命更長、亮度更高、材料穩定性更好、使用壽命長、無圖像烙印等優點。因此,它是繼有機發光二極管之後又壹項具有輕薄省電優勢的顯示技術。它與有機發光二極管的共同點是,它也需要由TFT背板驅動,因此TFT技術水平是IGZO、LTPS和氧化物。
現有的缺點
1,大規模應用的成本和缺點。依靠單晶矽襯底作為驅動電路,從蘋果公布的專利來看,有將LED從藍寶石襯底轉移到矽襯底的步驟,這意味著制作壹個屏幕至少需要兩套襯底和獨立的工藝。這將導致成本增加,尤其是大面積應用時,將面臨良率和成本的巨大挑戰。(對於單晶矽襯底,壹兩寸已經是大面積了,參考全幅和更大中寬CMOS傳感器產品的價格。)當然,從技術角度來說,LuxVue將驅動電路基板轉換成應時或玻璃來降低大面積應用的成本是可行的,但也需要時間。相比AMOLED成熟的LTPS+有機發光二極管方案,成本沒有優勢。
2.發光效率優勢被PHOLED威脅甚至超越。有機發光二極管磷光有機發光二極管的效率有了明顯的提高。UDC公司的紅綠PHOLEDs也已經在三星GalaxyS4及後續機型的面板上實現了商業化,面板功耗已經與高PPI TFT-LCD持平或略勝壹籌。壹旦藍光材料的壽命問題得到解決並商業化,無機LED的效率將不會便宜。
3.亮度和壽命受到QLED的威脅。QLED研究現在很熱。根據QD視覺提供的數據,無論是效率還是壽命都是非常有前景的,有很多大公司在從事這項研究。當然,QLED也是有機發光二極管強有力的競爭對手。
4、很難做出卷曲的柔性顯示器。有機發光二極管和QLED的柔性顯示前景非常好,已經有很多原型顯示出來,但是LuxVue很難把它們做得卷曲、柔性。如果要做iWatch之類的產品,屏幕要有壹定的弧度是不美觀的。
狀態
說到micro LED的發展現狀,正如Nouvoyance現任CEO、三星有機發光二極管面板中P排列像素的創始人CandiceBrown-Elliott所說,在蘋果收購LuxVue之前,只有少數人知道並從事這個領域,現在已經有很多人開始討論這項技術。
兩位Micro-LED技術的專家也在去年表示,目前還很難應用這項技術生產各種實用的屏幕面板,近期也不太可能在iPhone、iPad或iMac產品中看到這項屏幕技術。不過對於更小的顯示屏來說,Micro-LED仍然是壹個可行的選擇,比如Apple Watch等小屏幕應用。
事實上,自從LuxVue被蘋果接收後,VerLASE就宣布獲得了色彩轉換技術的突破性專利,可以制作適用於近眼顯示器的全彩MicroLED陣列,此後再無相關報道。最近,LEDinside從最近在臺灣省舉辦的固態照明研討會上得到了這個消息,在研討會上,Leti、德州理工大學和PlayNitride都展示了他們對microLED的研發成果。
Leti推出iLED矩陣,藍色EQE為9.5%,亮度為107Cd/m2。綠色EQE為5.9%,亮度可達108Cd/m2。全彩顯示由量子點實現,節距只有10um,未來目標是1um。Leti的短程計劃是從智能照明開始,2-3年進入HUD和HMD市場,搶VR/AR熱潮。遠期目標是10年內切入大尺寸顯示應用。
而臺灣省Play Nitride公布的同樣基於氮化鎵的PixeLEDTM顯示技術,現在通過轉移技術轉移到面板上,轉移良率可以達到99%!
可以看出,很多公司都跟進了Micro LED技術,發展速度也在加快。但就蘋果本身而言,這項技術屬於蘋果的實驗室階段技術,蘋果本身也押註了很多新興產業,所以未來是否會引入量產還有待觀察。
發展瓶頸
其實Micro LED的核心技術是納米LED的運輸,而不是制作LED本身的技術。由於晶格匹配,LED微器件必須通過分子束外延生長在藍寶石襯底上。為了制造顯示器,需要將LED發光微型器件轉移到玻璃基板上。因為LED微器件的藍寶石基板尺寸基本上是矽片大小,而顯示器的玻璃基板尺寸要大得多,需要多次運輸。
微型器件多次運輸特別困難,用在追求高精度顯示的產品上更是難上加難。從蘋果收購Luxvue後公布的專利清單可以看出,大部分都是利用電氣手段來完成轉運過程,所以這是Luxvue的關鍵核心技術。
臺灣省創創CEO李雲利近日也表示:“Micro LED成功的關鍵有兩個:壹是蘋果、三星等品牌廠的意願;二是芯片搬移技術,壹次搬運幾百萬個超小型LED芯片,有門檻需要克服。”
實際上,Micro LED還面臨著第三個問題,即全彩、良率、波長壹致性。單色微型LED陣列可以通過倒裝封裝和驅動IC鍵合實現,但RGB陣列需要多次轉移紅、藍、綠晶粒,需要嵌入數十萬顆LED晶粒,對LED晶粒的光效、波長壹致性和良率要求更高。同時,寧濱的成本也是阻礙量產的技術瓶頸。